حل المسائل التدريبية

الجلفانومتر جهاز يستخدم لقياس التيارات الكهربائية وفروق الجهد الصغيرة جداً، وعندما تكون قراءة الجلفانومتر الموضح في الدائرة المجاورة صفراً نقول إن الدائرة متزنة.

1. يقول زميلك في المختبر إن الطريقة الوحيدة لجعل الدائرة متزنة هي جعل جميع المقاومات متساوية، فهل هذا يجعل الدائرة متزنة؟ وهل هناك أكثر من طريقة لجعل الدائرة متزنة؟ وضح إجابتك.

نعم، جعل جميع المقاومات متساوية يجعل الدائرة متزنة، ويمكن أيضاً جعل الدائرة متزنة عن طريق تعديل قيم المقاومات بحيث تكون مثلًا: R₄ = 40 $\Omega$ ،R ₃=22.5 Ω ،R5=45 Ω ،R2=20 Ω.

2. اشتق معادلة عامة لدائرة متزنة مستخدماً التسميات المعطاة تنبيه: تعامل على الدائرة على أنها مجزئ جهد.

$\frac{{\mathbf{R}}_3}{{\mathbf{R}}_2}=\frac{{\mathbf{R}}_5}{{\mathbf{R}}_4}$

3. أي المقاومات يمكن أن نضع مكانه مقاومةً متغيرةً لكي يستخدم أداة في ضبط الدائرة وموازنتها؟

أي مقاوم ما عدا R₁

4. أي المقاومات يمكن أن نضع مكانه مقاومةً متغيرةً لكي يستخدم أداة تحكم وضبط حساسة؟ ولماذا يكون ذلك ضرورياً؟ وكيف يمكن استخدامه عملياً؟

R₁ يمكن أن يتلف الجلفانومتر إذا مر فيه تيار كبير، لذا إذا كانت R₁ قابلة للتعديل والضبط وجب جعل قيمتها كبيرة قبل تشغيل الدائرة، وهذا من شأنه أن يحد من قيمة التيار المار في الجلفانومتر، عند تعديل المقاوم الموازن (الضابط) ومع اقتراب قراءة الجلفانومتر من الصفر تزداد الحساسية بنقصان مقدار المقاومة R₁.

19. تحتوي دائرة كهربائية مركبة على ثلاثة مقاومات، تستنفد المقاومة الأولى قدرة مقدارها 2.0 W، وتستنفد الثانية قدرة مقدارها 3.0 W، وتستنفد الثالثة قدرة مقدارها 1.5 W ما مقدار التيار الذي تسحبه الدائرة من بطارية جهدها 12.0 V؟

P_T = P₁+P₂+P₃ = 6.5 W
P_T = IV

$\mathbf{I}=\frac{{\mathbf{P}}_{\mathbf{T}}}{\mathbf{V}}$
0.54 = A

20. يتصل 11 مصباحاً كهربائياً معاً على التوالي، وتتصل المجموعة على التوالي بمصباحين كهربائيين يتصلان على التوازي، فإذا كانت المصابيح جميعها متماثلة فأيها يكون سطوعه أكبر؟

المصابيح ال (11) الموصلة على التوالي.

21. ماذا يحدث للدائرة الموصوفة في المسألة السابقة، إذا احترق أحد المصباحين المتصلين على التوازي؟

عندئذ تصبح جميع المصابيح العاملة موصلة على التوالي، ويتوهج ال (12) مصباحاً بالشدة نفسها.

22 . ماذا يحدث للدائرة الموصوفة في المسألة 20 إذا حدث دائرة قصر لأحد المصباحين المتصلين على التوازي؟

سيجعل المصباح الذي حدث فيه دائرة قصر فرق الجهد خلاله وخلال المصباح المتصل معه على التوازي صفراً، أما المصابيح ال (11) المتصلة على التوالي فستتساوى في شدة توهجها ولكنه يزداد مقارنة بوضعها السابق، أما المصباحان المتوازيان فلن يضيئا.